KR20050083765A

KR20050083765A - 오디오 신호의 재생방법 및 재생장치

Info

Publication number: KR20050083765A
Application number: KR1020057006483A
Authority: KR
Inventors: 데츠노리 이타바시; 고헤이 아사다
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2005-08-26
Also published as: CN1714601A; JP2004193698A; US20050271223A1; EP1571885A1; JP3821229B2; WO2004054321A1

Abstract

본 발명은 오디오신호의 재생장치에 있어, 오디오신호가 각각 공급되는 디지털필터(DF0~DFn, DF0s~DFns)와 스피커(SP0~SPn)가 배열되어 구성된 스피커 어레이(array)(10L)를 갖춘다. 디지털필터(DF0~DFn)의 출력을 스피커(SP0~SPn)에 공급한다. 스피커(SP0~SPn)로부터 방사되는 음파가 벽면에서 반사되고 나서 음장(音場)에 도달하여 이 음장(音場)에 주위보다도 음압이 큰 장소를 형성하도록, 디지털필터(DF0~DFn)에 각각 소정의 지연시간을 설정한다. 디지털필터(DF0s~DFns)의 출력을 스피커(SP0~SPn)에 공급한다. 디지털필터(DF0~DFn)의 출력으로부터 형성된 음 중, 스피커(SP0~SPn)로부터 음압이 큰 장소에 직접 도달하는 누설음을 제어하도록, 디지털필터(DF0s~DFns)에 각각 소정의 지연시간을 설정한다.

Description

오디오 신호의 재생방법 및 재생장치{Audio signal reproducing method and reproducing apparatus}

본 발명은 홈시어터 등에 적용하기 적합한 오디오신호의 재생방법 및 재생장치에 관한 것이다.

본 출원은 일본에서 2002년 12월 9일에 출원된 일본 특허출원번호 2002-356139를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조하는 것에 의해, 본 출원에 채용되었다.

홈시어터 AV 시스템(Audio and Visual) 등에 적용하기 적합한 스피커시스템으로서, 특개평 2-239798호 공보에 기재된 것과 같은 스피커 어레이(array)가 있다. (예를 들면, 특허문헌 1 참조) 도 1은 그 스피커 어레이(array)(10)의 일례를 나타낸 것으로, 이 스피커 어레이(10)는 다수의 스피커(스피커부)(SP0~SPn)가 배열되어 구성된다. 이 경우, 일례로서, n=255, 스피커의 구경은 수 cm이고, 따라서, 실제로는, 스피커(SP0~SPn)는 평면상에 2차원 형태로 배열되어 있는 것이 되나, 이하의 설명에 있어서는 간단히 하기 위해, 스피커(SP0~SPn)는 수평방향으로 일렬로 배열되어 있는 것으로 한다.

그리고, 오디오신호가 소스(SC)에서 지연회로(L0~Ln)에 공급되어 소정의 시간(τ0~τn)만큼 지연되어, 그 지연된 오디오신호가 파워앰프(PA0~PAn)를 지나 스피커(SP0~SPn)에 각각 공급된다. 또, 지연회로(DL0~DLn)의 지연시간(τ0~τn)에 대하여는 나중에 설명한다.

그러면, 어느 장소에 있어서도, 스피커(SPO~SPn)로부터 출력되는 음파가 합성되어 그 합성 결과의 음압(音壓)이 얻어지게 된다. 거기에서, 도 1에 나타내었듯이, 스피커(SP0~SPn)에 형성된 음장(音場)에 있어서, 임의의 장소(Ptg)의 음압(音壓)을 주위보다 높게 하는 데에는,

L0~Ln：각 스피커(SPO~SPn)로부터 장소(Ptg)까지의 거리

S：음속으로 하면, 지연회로(DL0~DLn)의 지연시간(τO~τn)을,

τO=(Ln－LO)／S

τl=(Ln－Ll)／S

τ2=(Ln－L2)／S

......

τn=(1n－Ln)／S=0으로 설정하면 된다.

그와 같이 설정하면, 소스(SC)로부터 출력되는 오디오신호가 스피커(SPO~SPn)에 의해 음파로 변환되어 출력될 때, 그러한 음파는 위의 식에서 나타나는 시간(τO~τn)만큼 늦어져 출력되게 된다. 따라서, 그러한 음파가 장소(Ptg)에 도달할 때, 모두 동시에 도달하게 되어, 장소(Ptg)의 음압은 주위보다 커진다.

즉, 스피커 어레이(10)는 음압에 지향성을 가지게 되어, 병행광이 볼록렌즈에 의해 초점을 맺듯이, 스피커(SPO~SPn)로부터 출력된 음파가 장소(Ptg)에 수렴한다. 이 때문에, 이하, 장소(Ptg)를 「초점」이라 부르고, 이 스피커 어레이(10)를 초점형 시스템이라 칭한다.

그리고, 홈시어터 등에 있어, 상술한 바와 같은 스피커 어레이(10)를 사용해 2채널 스테레오의 음장을 형성하는 경우, 예를 들면 도 2에 나타낸 것과 같은 배치 및 상태로 할 수 있다. 즉, 도 2에 있어서, 부호(RM)는, 재생음장이 되는 장방형의 방(폐공간)을 나타내고, 청취자(listener)(LSNR)의 정면의 벽(WLF)의 좌측 및 우측에, 스피커 어레이(10)와 같은 좌 및 우 채널의 스피커 어레이(10L, 10R)가 배치되어 있다.

그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 좌측의 벽면(WLL)을 중심으로 하여 방(RM)의 허상(RM＇)을 생각하면, 이 허상(RM＇)은, 도 2의 폐공간과 등가라고 생각할 수 있으므로, 스피커 어레이(10L)의 초점(Ptg)을 청취자(listener)(LSNR)의 허상(LSNR＇)으로 설정한다.

그러면, 도 2에도 나타내었듯이, 스피커 어레이(10L)로부터 방사된 음파(AWL)는, 벽면(WLL) 중, 스피커 어레이(10L)와 허상(LSNR')을 잇는 직선이 교차하는 위치에서 반사해 청취자(LSNR)의 위치에 초점(Ptg)을 맺게 된다. 이와 같이, 스피커 어레이(10R)로부터 방사된 음파(AWR)는, 우측의 벽면(WLR) 가운데, 스피커 어레이(10R)와 청취자(LSNR)의 허상을 잇는 직선이 교차하는 위치에서 반사해 청취자(LSNR)의 위치에 초점(Ptg)을 맺게 된다.

따라서, 청취자(LSNR)의 위치에 좌 및 우 채널의 초점(Ptg)이 맺히므로, 청취자(LSNR)는 강하게 음상(音像)을 지각할 수 있다. 이때, 청취자(LSNR)는, 스피커 어레이(10L)의 허상(10L＇) (도 3 참조) 및 스피커 어레이(10R)의 허상의 방향에, 각각의 가상 스피커를 지각하므로, 스피커 어레이(10L, 10R)의 설치간격보다 넓은 스테레오감을 지각할 수 있다.

또, 도 4는, 4채널 스테레오의 음장을 형성하는 경우를 나타낸다. 이 경우에는, 좌 채널의 스피커 어레이(10L) 가운데, 예를 들면 홀수 번째 및 짝수 번째의 스피커에 의해 좌 전방 채널 및 좌 후방 채널의 음파(AWL, AWLB)를 방사시키는 것과 동시에, 음파(AWL)는 벽면(WLL)에서 반사시키고 나서 청취자(LSNR)의 위치에 초점을 맺게 하고, 음파(AWLB)는, 벽면(WLL) 및 후방의 벽면(WLB)에서 반사시키고 나서 청취자(LSNR)의 위치에 초점을 맺게 한다. 이와 같이 우 채널의 스피커 어레이(10R) 가운데, 예를 들면 홀수 번째 및 짝수 번째의 스피커에 의해 우 전방 채널 및 우 후방 채널의 음파(AWR, AWRB)를 방사하는 것과 동시에, 벽면(WLR, WLB)에서 반사시키고 나서 청취자(LSNR)의 위치에 초점을 맺게 한다.

이 경우에는, 청취자(LSNR)의 후방에 스피커를 배치하지 않아도, 서라운드 스테레오 음장을 형성할 수 있다.

이상이, 스피커 어레이를 사용해 음역을 형성하는 경우의 대표예이다.

그런데, 실제의 스피커 어레이(10)에 대해서는, 스피커(SPO~SPn)로부터 각 음파가 방사될 때, 그러한 음파는, 스피커(SP0~SPn)로부터 음장의 거의 전방향으로 퍼져 간다. 이 때문에, 도 5에도 나타내었듯이, 청취자(LSNR)는, 벽면(WLL)으로 반사하고 나서 청취자(LSNR)의 위치에 도달하는 본래의 음파(AWL)를 청취하는 것과 함께, 스피커 어레이(10)로부터 직접 청취자(LSNR)에 도달하는 음파(AWnc)도 청취해 버린다. 말하자면, 청취자(LSNR)에게는, 스피커 어레이(10L)로부터 「누설음(AWnc)」이 들리게 된다.

이 경우, 본래의 음파(AWL)를 구성하는 각 음파에 대해서, 그것들의 시간지연이 청취자(LSNR)의 위치에서 갖추어지도록, 지연시간(τO~τn)이 설정되어 있으므로, 누설음(AWnc)을 구성하는 각 음파는 시간지연이 흩어져 있게 된다. 따라서, 청취자(LSNR)의 위치에서, 각 음파가 합성되어도, 그 음압은 커지지 않는다. 즉, 누설음(AWnc)의 음압은, 본래의 음파(AWL)보다도 작다.

그러나, 누설음(AWnc)은 음압이 작아도, 그 누설음(AWnc)을 구성하는 각 음파의 시간지연은, 본래의 음파(AWL)에 대해서 흩어져 있다.

이 때문에, 청취자(LSNR)는, 본래의 음파(AWL)를 청취하는 것과 동시에, 이 음파(AWL)에 대해서 시간지연된 누설음(AWnc)을 청취하게 된다. 그리고, 이것은, 우 채널의 스피커 어레이(10R) 및 음파(AWR)나 그 누설음(AWnc)에 대해서도 같다. 이 결과, 스피커 어레이(10L, 10R)의 재생음은, 누설음(AWnc, AWnc)에 의해 품질이 저하돼 버린다.

또, 본래의 음파(AWL, AWR)의 경로가 긴 경우, 본래의 음파(AWL, WAR)와 누설음(AWnc, AWnc)과의 시간차이가 커져, 양쪽이 분산되어 들리게 된다.

예를 들면, 도 4에 나타낸 서라운드 스테레오 스피커 시스템의 경우, 후방 채널의 음파(AWLB, AWRB)의 경로는, 도 2에 나타낸 2채널 스테레오 스피커 시스템의 음파(AWL, AWR)의 경로보다 길어지게 되므로, 음파(AWL, AWR)와 누설음(AWnc, AWnc)과의 시간차가 보다 커지게 되어, 양쪽이 보다 확실하게 분리되어 들리게 된다.

도 1은 홈시어터나 AV 시스템용의 스피커시스템을 구성하는 스피커 어레이를 나타내는 블록도이다.

도 2는 2채널 스테레오 스피커시스템에 있어서 음장(音場)이 형성된 상태를 나타내는 평면도이다.

도 3은 2채널 스테레오 스피커시스템에 있어서 음장(音場)의 허상이 형성된 상태를 나타내는 평면도이다.

도 4는 4채널 스테레오 스피커시스템에 있어서 음장(音場)이 형성된 상태를 나타내는 평면도이다.

도 5는 4채널 스테레오 스피커시스템에서 방사되는 음을 청취자(listener)가 청취하는 상태를 나타내는 평면도이다.

도 6은, 본 발명이 적용된 스피커 어레이를 이용하여, 음압증강점(音壓增强点)(Ptg) 및 음압저감점(音壓低減点)(Pne)을 음장(音場)을 필요로 하는 장소에 설정하는 상태를 설명하는 도면이다.

도 7a는 본래의 음파(AWL) 및 누설음(AWnc)이 스피커 어레이로부터 청취자(listener)(LSNR)에 도달하는 상태를 나타내는 평면도이며, 도 7b는 스피커 어레이로부터 청취자(LSNR)의 위치를 초점으로 하는 다른 음파(AWs)가 방사되는 상태를 나타내는 평면도이며, 그림 7c는 스피커 어레이로부터 방사된 누설음(AWne)이 청취자(LSNR)의 위치에 있고, 역상인 동레벨의 음파(AWs)에 의해 상쇄되는 상태를 나타내는 평면도이다.

도 8은, 본 발명이 적용된 재생장치의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 9는, 본 발명이 적용된 재생장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.

도 10은, 본 발명이 적용된 스피커 어레이를 이용해 4채널 스테레오의 재생장치를 구성한 예를 나타내는 블록도이다.

도 11은, 왼쪽 채널의 누설음(AWnc)을 오른쪽 채널의 스피커 어레이로부터 음파(AWs)를 방사하는 것에 의해 상쇄하는 상태를 나타내는 평면도이다.

도 12는, 스피커 어레이(10L, 10R)를 1개의 스피커 어레이에 의해 구성한 예의 음장(音場)을 나타내는 평면도이다.

본 발명의 목적은, 상술한 것과 같은 종래의 기술이 가지는 문제점을 해결할 수 있는 신규의 오디오신호의 재생방법 및 재생장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명과 관련되는 오디오신호의 재생방법은, 오디오신호를 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 공급해, 제 1의 복수의 디지털필터의 출력을, 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커의 각각에 공급해 음장을 형성하여, 오디오신호가 제 1의 복수의 디지털필터 및 복수의 스피커 각각을 통해 음장내의 제 1의 지점에 도달할 때까지의 각각의 전달지연시간이 일치하도록, 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 지연시간을 설정하고, 오디오신호를 제 2의 복수의 디지털필터에 각각 공급하여, 제 2의 복수의 디지털필터의 출력을 복수의 스피커에 각각 공급해, 제 1의 복수의 디지털필터의 출력으로부터 형성되는 소리 가운데, 음장내의 제 2의 지점에 있어서의 소리를 제어하도록, 제 2의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 전달특성을 설정한다.

본 발명과 관련되는 다른 오디오신호의 재생 방법은, 오디오신호를 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 공급해, 제 1의 복수의 디지털필터의 출력을, 제 1의 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커에 각각 공급해 음장을 형성하여, 오디오신호가 제 1의 복수의 디지털필터 및 제 1의 스피커 어레이의 각각의 스피커를 통해 음장내의 제 1의 지점에 도달할 때까지의 각각의 전달지연시간이 일치하도록, 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 지연 시간을 설정하고, 오디오신호를 제 2의 복수의 디지털필터에 각각 공급하고, 제 2의 복수의 디지털필터의 출력을 제2의 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커의 각각 공급해, 제 1의 복수의 디지털필터의 출력으로부터 형성되는 소리 가운데, 음장내의 제 2의 지점에 있어서의 소리를 제어하도록, 제2의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 전달특성을 설정한다.

본 발명과 관련되는 오디오신호의 재생장치는, 오디오신호가 각각 공급되는 제 1의 복수의 디지털필터와 오디오신호가 각각 공급되는 제 2의 복수의 디지털필터와 복수의 스피커가 배열되어 구성되는 스피커 어레이를 가지고, 제 1의 복수의 디지털필터의 출력을, 복수의 스피커에 각각 공급해 음장을 형성하여, 오디오신호가 제 1의 복수의 디지털필터 및 복수의 스피커의 각각을 통해 음장내의 제 1의 지점에 도달할 때까지의 각각의 전달지연시간이 일치하도록, 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 지연시간을 설정하고, 제 2의 복수의 디지털필터의 출력을 복수의 스피커의 각각 공급해, 제 1의 복수의 디지털필터의 출력으로부터 형성되는 소리 가운데, 음장내의 제 2의 지점에 있어서의 소리를 제어하도록, 제 2의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 전달특성을 설정한다.

이 오디오신호의 재생장치는, 또한 제 1의 복수의 디지털필터의 출력과 제 2의 복수의 디지털필터의 출력이 각각 공급되는 복수의 감산회로를 가지고, 이 복수의 감산회로의 출력을 상기 복수의 스피커에 각각 공급한다.

본 발명과 관련되는 다른 오디오신호의 재생장치는, 오디오신호가 각각 공급되는 제 1의 복수의 디지털필터와 오디오신호가 각각 공급되는 제 2의 복수의 디지털필터와 복수의 스피커가 배열되어 구성되는 제 1의 스피커 어레이와 복수의 스피커가 배열되어 구성되는 제 2의 스피커 어레이를 가져, 제 1의 복수의 디지털필터의 출력을, 제 1의 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커에 각각 공급해 음장을 형성하고, 오디오신호가 상기 제 1의 복수의 디지털필터 및 상기 제 1의 스피커 어레이의 각각의 스피커를 통해 음장내의 제 1의 지점에 도달할 때까지의 각각의 전달지연시간이 일치하도록, 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 지연시간을 설정해, 오디오신호를 제 2의 복수의 디지털필터의 출력에 각각 공급하고, 제 2의 복수의 디지털필터의 출력을 제 2의 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커 어레이의 각각 공급하여, 제 1의 복수의 디지털필터의 출력으로부터 형성되는 소리 가운데, 음장내의 제 2의 지점에 있어서의 소리를 제어하도록, 제 2의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 전달특성을 설정한다.

본 발명에 대해서는,

본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해서 얻을 수 있는 구체적인 이점은, 아래에 있어 도면을 참조해 설명되는 실시의 형태의 설명으로부터 한층 명확해질 것이다.

우선, 본 발명의 개요를 도 6을 참조해 설명한다. 여기에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 복수의 스피커(SPO~SPn)가 수평방향으로 일렬로 배열된 스피커 어레이(10)가 구성되어, 그 스피커 어레이(10)가 전술한 도 6에 나타낸 초점형의 스피커 시스템에 적용된 예를 들어 설명한다.

여기서, 청취자(LSNR)의 위치를 점(Pnc)으로 하면, 이 점(Pnc)에 있어서의 누설음(AWnc)을 저감하는 것이 되지만, 이 저감점(低減点)(Pnc)은 초점(Ptg)이기도 하다. 즉, 누설음(AWnc)의 저감점(Pnc)과 초점(Ptg)는 일치한다. 그러나, 도 5에도 나타내었듯이, 스피커 어레이(10)로부터 초점(Ptg)까지의 음파(AW)의 경로와 누설음(AWnc)의 경로는 다르므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 초점(Ptg)의 위치와 누설음(AWnc)의 저감점(Pnc)이 다른 것이 된다.

이 지연회로(DLO~DLn)의 각각을 FIR(Finite Impulse Response) 디지털필터에 의해 실현하는 것으로 하여, 도 6에 나타낸 바와 같이, 그 FIR 디지털필터(DLO~DLn)의 필터계수가, 각각 값(CFO~CFn)으로 표시된다고 한다.

그리고, FIR 디지털필터(DL0~DLn)에 임펄스(impulse)를 입력해, 점(Ptg)로, 스피커 어레이(10)의 출력음을 측정한다. 또한 이 측정은, FIR 디지털필터(DL0~DLn)를 포함한 재생시스템이 가지는 샘플링주파수 혹은 그 이상의 샘플링주파수로 행한다.

그러면, 점(Ptg, Pnc)에 대해 측정되는 응답신호는, 모든 스피커(SPO~SPn)로부터 출력되는 소리가 공간을 전파해 음향적으로 가산된 화신호(和信號)가 된다. 그리고, 이때, 설명을 용이하게 하기 위해, 스피커(SPO~SPn)로부터 출력되는 신호는, FIR 디지털필터(DLO－DLn)에 의해서 지연된 임펄스신호라고 한다. 또, 이하에 대해서는, 이 공간전파를 거쳐 가산된 응답신호를 「공간합성 임펄스응답」이라고 칭한다.

그리고, 점(Ptg)은, 여기에 초점을 만드는 목적으로 FIR 디지털필터(DLO~DLn)의 지연성분을 설정하고 있으므로, 점(Ptg)으로 측정되는 공간합성 임펄스응답(Ⅰtg)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 1개의 큰 임펄스가 된다. 또, 공간합성 임펄스응답(Itg)의 주파수응답(진폭부)(Ftg)은, 시간파형이 임펄스 형태이므로, 전 주파수 대역에서 평탄하게 된다. 따라서, 점(Ptg)은, 위에서 설명한 바와 같이 음압의 증강된 초점이 된다.

또한, 실제로는, 각 스피커(SPO~SPn)의 주파수특성, 공간전파시의 주파수특성 변화, 행로 도중의 벽의 반사특성, 샘플링주파수 등에 의해서 규정되는 시간축의 엇갈림 등에 의해, 공간합성 임펄스응답(Itg)은 정확한 임펄스는 되지 않지만, 여기에서는 간단히 하기 위해, 이상적인 모델로 적고 있다.

한편, 저감점(Pnc)으로 측정되는 공간합성 임펄스응답(Inc)은, 각각 시간축정보를 가지는 임펄스의 합성이라고 생각되어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 어느 정도의 폭을 가지고 임펄스가 분산하고 있는 신호인 것을 알 수 있다. 또, 도 6에 대해서는, 임펄스응답(Inc)이 같은 간격으로 나란한 펄스열이 되어 있지만, 일반적으로는 그 펄스열의 간격은 같은 간격으로는 되지 않는다.

이 공간합성 임펄스응답(Inc)은, 도 8에 나타낸 것과 같은 필터계수(CFOs~CFns)를 가지는 공간적인 FIR 디지털필터에 의한 것이라고 생각할 수 있고,저감점(Pnc)을 초점으로 하는 스피커 어레이로 실현될 수 있다. 즉, FIR 디지털필터를 사용한 스피커 어레이를 준비하고, 그 FIR 디지털필터의 필터계수(CFOs~CFns)를 도 6에 나타낸 값으로 설정하면, 저감점(Pnc)을 초점으로 하는 공간합성 임펄스응답(Inc)을 얻을 수 있다.

거기서, 본 발명에 대해서는, 예를 들면 도 7a~도 7c에 나타낸 바와 같이 하여 누설음(AWnc)을 저감한다. 또 도 7a~도 7c에 대해서는, 좌 채널에 대해서만 나타낸다. 즉, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 본래의 음파(AW) 및 누설음(AWnc)이 스피커 어레이(10L)로부터 청취자(LSNR)에 도달할 때, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 스피커 어레이(10L)로부터 저감점(Pnc)(청취자(LSNR)의 위치)을 초점으로 하는 다른 음파(AWs)를 방사한다. 도 7b에 나타낸 음파(AWs)는, 누설음(AWnc)과는, 주파수특성 및 레벨이 동일하고, 위상이 역상으로 한다. 그 음파(AWs)는, 도 6의 필터계수(CFOs~CFns)를 가지는 다른 FIR 디지털필터에 의해 형성한다.

상술한 바와 같이, 스피커 어레이(10L)로부터 저감점(Pne)(청취자(LSNR)의 위치)을 초점으로 하는 다른 음파(AWs)가, 누설음(AWnc)과는 주파수특성 및 레벨이 동일하고, 위상이 역상으로 하는 것에 의해, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 스피커 어레이(1OL)로부터 방사된 누설음(AWnc)은, 청취자(LSNR)의 위치에 있어서, 역상인 동레벨의 음파(AWs)에 의해 상쇄되어, 청취자(LSNR)에는 본래의 음파(AW)만이 청취된다.

제 1의 실시예

다음에, 본 발명을 재생장치에 적용한 제 1의 실시예를 도 8을 참조해 설명한다.

또한 도 8에 대해서는, 2채널 스테레오에 있어서의 좌 채널에 대해서만 나타낸다.

즉, 소스(SC)로부터 좌 및 우 채널의 디지털 오디오신호(L, R)가 인출되어, 그 좌 채널의 신호(L)가 FIR 디지털필터(DF0~DFn)에 공급된다. 이 FIR 디지털필터(DFO~DFn)는, 오디오신호(L)에 대해서 소정의 지연을 행하는 것이고, 전술한 도 2에 나타낸 바와 같이, 스피커 어레이(10L)로부터 방사되는 음파(AWL)가, 좌측의 벽면(WLL)에서 반사하여 청취자(LSNR)의 위치에 초점(Ptg)을 맺도록, 그 지연시간(τO~τn)이 설정된다. 또, 이 지연시간(τO~τn)의 설정은, FIR 디지털필터 (DF0~DFn)의 필터계수(CF0~CFn)를 소정의 값으로 설정하는 것에 의해 실현된다.

이 FIR 디지털필터(DF0~DFn)의 출력신호가, 감산회로(STO~STn)를 통해서 파워앰프(PAO~PAn)에 공급되어, D／A(Digital to analog) 변환되고 나서 파워-증폭되어, 혹은 D급 증폭되어, 그 증폭출력이 스피커(SPO~SPn)에 공급된다.

게다가 소스(SC)로부터의 디지털 오디오신호(L)가, 다른 FIR 디지털필터(DFOs~DFns)에 공급되어 그 필터출력이 감산회로(ST0~STn)에 공급된다. 이 경우, FIR 디지털필터(DFOs~DFns)는, 도 6 및 도 7에 의해 설명한 필터계수(CF0s~CFns)를 가지는 것이며, 도 6에 나타낸 공간합성 임펄스응답(Inc)을 실현하는 것이다. 그리고, 감산회로(STO~STn)에 있어, 필터(DFO~DFn)의 출력으로부터 필터(DF0s~DFns)의 출력이 감산된다.

또, 도시하지 않았지만, 소스(SC)로부터 인출된 우 채널의 디지털 오디오신호(R)와 똑같이 처리되어 우 채널의 스피커 어레이(10R)에 공급된다.

이러한 구성을 갖추는 것에 의해, 소스(SC)로부터 출력된 좌 채널의 오디오신호(L) 중, FIR 디지털필터(DF0~DFn)를 통해서 스피커(SP0~SPn)에 공급된 신호에 의해, 스피커 어레이(10L)로부터 본래의 음파(AWL)가 방사되어, 이 음파(AWL)가, 예를 들면 도 7a에 나타낸 바와 같이, 벽면(WLL)에서 반사하고 나서 청취자(LSNR)의 위치에 초점을 맺는다.

단지, 이것만으로는, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 스피커 어레이(10L)로부터 누설음(AWnc)를 발생시켜 버린다. 이때, 소스(SC)로부터 출력된 좌 채널의 신호(L) 가운데, FIR 디지털필터(DFOs~DFns)를 통해서 스피커(SPO~SPn)에 공급된 신호에 의해, 스피커 어레이(10L)로부터 음파(AWs)가 방사되어, 이 음파(AWs)가, 예를 들면 도 7b에 나타낸 바와 같이, 직접 청취자(LSNR)에 도달하여 초점을 맺는다.

이 음파(AWs)의 공간합성 임펄스응답은, 필터계수(CF0s~CFns)를 설정하는 것에 의해, 누설음(AWnc)의 공간합성 임펄스응답(Inc)과 동일하게 되어진다. 이때, 필터(DFOs~DFns)의 출력은, 감산회로(STO~STn)에 있어, 필터(DFO~DFn)의 출력에 대해서 위상반전되어 가산되어 있다.

이 결과, 청취자(LSNR)의 위치에서는, 음파(AWs)는, 누설음(AWnc)과 주파수성분이 동일하게 되는 것과 함께, 위상이 역상으로 되므로, 누설음(AWnc)은 음파(AWs)에 의해 상쇄된다. 따라서, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 청취자(LSNR)에는, 본래의 음파(AWL)는 도달하지만, 누설음(AWnc)은 거의 들리지 않게 된다. 또, 스피커 어레이(10R)에 대해서도 같은 동작이 되어, 스피커 어레이(10R)로부터 방사되는 음파(AWR)에 누설음이 발생하여도, 그 누설음은 상쇄되어 청취자(LSNR)에는 거의 지각되지 않게 된다.

이렇게 하여, 도 8에 나타낸 스피커 어레이 장치에 의하면, 청취자(LSNR)의 전방에 배치한 스피커 어레이(10L, 10R)에 의해 2채널 스테레오의 재생을 행하는 것이 가능한 것과 동시에, 이때, 누설음(AWnc)과 등가인 신호를 형성해, 이 신호를 본래의 오디오 신호에 감산하여 누설음(AWnc)이 청취자(LSNR)에 들리지 않게 하고 있으므로, 누설음(AWnc)에 의한 음질의 저하를 막을 수 있다.

또한, 스피커 어레이(10L)가 본래의 음파(AWL)를 방사할 때, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 누설음(AWnc)을 발생시키도록 음파(AWs)를 방사할 때, 그 일부가 도 7a에 나타낸 음파(AWL)와 같은 경로를 통해서 청취자(LSNR)에 도달하여, 이것이 새로운 누설음이 될 가능성이 있다. 그러나, 누설음(AWnc)은 본래의 음파(AWL)에 비해 레벨이 작기 때문에, 그 누설음(AWnc)을 상쇄하기 위한 음파(AWs)의 레벨도 작고, 이 작은 레벨의 음파(AWs)의 일부가 새로운 누설음으로 되는 것이므로, 이 누설음의 레벨은 충분히 작고, 무시할 수 있다.

제 2의 실시예

다음으로, 본 발명의 제 2의 실시예를 도 9를 참조해 설명한다.

도 9에 나타내는 예에 있어서는, 누설음(AWnc)과 동성분ㆍ동레벨로 역상의 음파(AWs)를, 스피커(SPO~SPn)와는 다른 스피커로부터 방사해 누설음(AWnc)을 상쇄하도록 했을 경우이다. 또한, 이 예에 있어서도, 2채널 스테레오에 있어서의 좌 채널에 대해서만 나타낸다.

즉, 스피커 어레이(10L)가, 제1조의 스피커(SPO~SPn)와 제2조의 스피커(SPOs~SPns)로 구성된다. 그리고, 소스(SC)로부터 좌 및 우 채널의 디지털 오디오신호(L, R)가 인출되어 그 좌 채널의 신호(L)가, FIR 디지털필터(DFO~DFn) 및 파워앰프(PAO~PAn)를 통해서 스피커(SPO~SPn)에 공급된다. 또, 소스(SC)로부터의 좌 채널 신호(L)가, FIR 디지털필터(DFOs~DFns) 및 파워앰프(PAOs~PAns)를 통해서 스피커(SPOs~SPns)에 공급된다.

이 경우, FIR 디지털필터(DF0~DFn, DFOs~DFns)는, 제 1의 실시예와 똑같이 이루어진다. 또, 파워앰프(PAOs~PAns)와 스피커(SPOs~SPns)와의 접속은, 파워앰프(PAO~PAn)와 스피커(SPO~SPn)와의 접속에 대해서, 반대 극성으로 이루어진다.

이러한 구성에 의하면, 스피커(SPO~SPn)로부터 본래의 음파(AWL)가 방사되어, 예를 들면 도 7a에 나타낸 바와 같이, 벽면(WLL)에서 반사하고 나서 청취자(LSNR)의 위치에 초점을 맺는다. 그리고, 이때, 스피커(SPO~SPn)로부터 누설음(AWnc)을 발생시키고 있다.

이 때, FIR 디지털필터(DFOs~DFns)의 출력이 파워앰프(PAOs~PAns)를 통해서 스피커(SP0s~SPns)에 반대 극성으로 공급되므로, 스피커(SPOs~SPns)로부터는, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 누설음(AWnc)과 주파수성분 및 레벨이 동일하고 반대위상의 음파(AWs)가 방사되어, 이 음파(AWs)에 의해 누설음(AWnc)이 상쇄된다. 따라서, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 청취자(LSNR)에는, 본래의 음파(AWL)는 도달하지만, 누설음(AWnc)은 거의 들리지 않게 된다.

또, 스피커 어레이(10R)에 대해서도 같은 동작이 되어, 스피커 어레이(10R)로부터 방사되는 음파(AWR)에 누설음을 발생하여도, 그 누설음은 상쇄되어, 청취자(LSNR)에는 거의 지각되지 않게 된다.

이렇게 하여, 도 9의 스피커 어레이 장치에 대해서는, 스피커(SPO~SPn)에 의해 발생하는 누설음(AWnc)이, 스피커(SPOs~SPns)로부터 방사되는 음파(AWs)에 의해 상쇄되므로, 누설음(AWnc)이 충분히 억제된 2채널 스테레오의 재생을 행할 수 있다.

제 3의 실시예

다음으로, 본 발명의 제 3의 실시예를 도 9를 참조해 설명한다.

도 10에 나타낸 예에 있어서, 전술한 도 4에 나타낸 4채널 스테레오를 실현하는 것과 함께, 그 누설음을 억제하도록 한 경우이다. 또한, 이 예에 있어서는, 4채널 스테레오에 있어서의 좌전방 채널 및 좌후방 채널에 대해서만 나타낸다.

즉, 소스(SC)로부터 좌전방, 좌후방, 우전방, 우후방 채널의 디지털 오디오신호(L, LB, R, RB)가 인출된다. 그리고, 좌전방 채널의 신호(L)에 대해서, FIR디지털필터(DF0~DFn, DFOs~DFns) 및 감산회로(STO~STn)가 도 8에 있어서의 그것과 똑같이 구성되어 감산회로(STO~STn)의 출력이, 가산회로(ADO~ADn)를 통하고, 또, 파워앰프(PAO~PAn)를 통해서 좌 채널의 스피커 어레이(10L)의 스피커(SPO~SPn)에 공급된다.

또한, 좌후방 채널의 신호(LB)에 대해서, FIR 디지털필터(DF0B~DFnB, DFOsB~DFnsB) 및 감산회로(STOB~STnB)가 좌전방 채널에 있어서의 그것과 똑같이 구성되어 감산회로(STOB~STnB)의 출력이, 가산회로(AD0~ADn)에 공급된다.

따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 디지털필터(DF0~DFn, DFOLB~DFnLB)의 필터계수(CF0~CFn, CFOLB~CFnLB)를 소정의 값으로 설정해 두는 것에 의해, 스피커 어레이(10L)로부터 좌전방 채널 및 좌후방 채널의 음파(AWL,AWLB)가 방사되어, 음파(AWL)가 벽면(WLL)에서 반사하고 나서 청취자(LSNR)의 위치에 초점을 맺고, 음파(AWLB)가 벽면(WLL) 및 후방 벽면에서 반사하고 나서 청취자(LSNR)의 위치에 초점을 맺는다.

이때, 스피커 어레이(10L)로부터 오디오신호(L, LB)에 근거하는 좌전방 채널 및 좌후방 채널의 누설음(AWnc, AWnc)이 방사될 터이나, 이 누설음(AWnc, AWnc)은, FIR 디지털필터(DFOs~DFns, DFOsB~DFnsB)의 출력에 의해 각각 상쇄되어 청취자(LSNR)에 들리는 것은 없다.

또한, 우전방 채널 및 우후방 채널에 대해서도 똑같이 구성되어, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스피커 어레이(10R)로부터 우전방 채널의 음파(AWR) 및 우후방 채널의 음파(AWRB)가 방사되어 청취자(LSNR)의 위치에 초점을 맺는다. 그리고, 이때, 오디오신호(R, RB)에 기초한 우전방 채널 및 우후방 채널의 누설음(AWnc, AWnc)은 각각 상쇄되어 청취자(LSNR)에 들리는 것은 없다.

따라서, 도 10에 나타낸 스피커 어레이 장치에 의하면, 누설음(AWnc)이 충분히 억제된 4채널 스테레오의 재생을 행할 수 있다.

상술에 있어서는, 도 7a~도 7c에 나타낸 바와 같이, 좌 채널이 누설음(AWnc)을 좌 채널의 스피커 어레이(10L)로부터 음파(AWs)를 방사하는 것에 의해 상쇄하고 있지만, 도 11에 나타낸 바와 같이, 좌 채널의 누설음(AWnc)을 우 채널의 스피커 어레이(10R)로부터 음파(AWs)를 방사하는 것에 의해 상쇄할 수도 있다. 또, 스피커 어레이(10L, 10R)를, 도 12에 나타낸 바와 같이, 1개의 스피커 어레이(10)로 할 수도 있다.

또한, 본 발명은, 도면을 참조해 설명한 상술의 실시예에 한정된 것이 아니라, 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 벗어나는 일이 없이, 여러 가지 변경, 치환 또는 그와 동등한 일을 행하는 것이 가능한 것은 당업자에 있어서 분명하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 스피커 어레이 장치에서 발생하는 누설음을 이 누설음과 등가의 신호를 형성하여 상쇄시키고 있으므로, 누설음에 의한 음질의 저하를 방지하는 것이 가능하다.

Claims

오디오신호를 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 공급하고,

상기 제 1의 복수의 디지털필터의 출력을, 스피커 어레이(array)를 구성하는 복수의 스피커의 각각에 공급해 음장(音場)을 형성하고,

상기 오디오신호가 상기 제 1의 복수의 디지털필터 및 상기 복수의 스피커의 각각을 통해 상기 음장내의 제 1의 지점에 도달할 때까지의 각각의 전달지연시간이 일치하도록, 상기 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 지연시간을 설정하고,

상기 오디오신호를 제 2의 복수의 디지털 필터에 각각 공급하고,

상기 제 2의 복수의 디지털필터의 출력을 상기 복수의 스피커에 각각 공급하고,

상기 제 1의 복수의 디지털필터의 출력으로부터 형성되는 소리 가운데, 상기 음장내의 제 2의 지점에 있어서의 소리를 제어하도록, 상기 제 2의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 전달특성을 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생방법.
제 1항에 있어서,

상기 스피커 어레이로부터 방사되는 음파는, 벽면에서 반사되어 상기 제 1의 지점에 도달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생방법.
제 1항에 있어서,

상기 제 2의 지점은, 상기 제 1의 지점과 실질적으로 동일하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생방법.
오디오신호를 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 공급하고,

상기 제 1의 복수의 디지털필터의 출력을, 제 1의 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커의 각각에 공급해 음장을 형성하고,

상기 오디오신호가 상기 제 1의 복수의 디지털필터 및 상기 제 1의 스피커 어레이의 각각의 스피커를 통해 상기 음장내의 제 1의 지점에 도달할 때까지의 각각의 전달지연시간이 일치하도록, 상기 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 지연시간을 설정하고,

상기 오디오신호를 제 2의 복수의 디지털필터에 각각 공급하고,

상기 제 2의 복수의 디지털필터의 출력을 제 2의 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커의 각각에 공급하고,

상기 제 1의 복수의 디지털필터의 출력으로부터 형성되는 소리 가운데, 상기 음장내의 제 2의 지점에 있어서의 소리를 제어하도록, 상기 제 2의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 전달특성을 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생방법.
제 4항에 있어서,

상기 제 1의 스피커 어레이로부터 방사되는 음파는, 벽면에서 반사되어 상기 제 1의 지점에 도달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생방법.
제 4항에 있어서,

상기 제 2의 지점은, 상기 제 1의 지점과 실질적으로 동일하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생방법.
오디오신호가 각각 공급되는 제 1의 복수의 디지털필터와,

상기 오디오신호가 각각 공급되는 제 2의 복수의 디지털필터와,

복수의 스피커가 배열되어 구성된 스피커 어레이를 가지고,

상기 제 1의 복수의 디지털필터의 출력을, 상기 복수의 스피커의 각각에 공급해 음장을 형성하고,

상기 오디오신호가 상기 제 1의 복수의 디지털필터 및 상기 복수의 스피커의 각각을 통해 상기 음장내의 제 1의 지점에 도달할 때까지의 각각 전달지연 시간이 일치하도록, 상기 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 지연시간을 설정하고,

상기 제 2의 복수의 디지털필터의 출력을 상기 복수의 스피커의 각각에 공급하고,

상기 제 1의 복수의 디지털필터의 출력으로부터 형성되는 소리 가운데, 상기 음장내의 제 2의 지점에 있어서의 소리를 제어하도록, 상기 제 2의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 전달특성을 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생장치.
제 7항에 있어서,

상기 스피커 어레이로부터 방사되는 음파는, 벽면에서 반사되어 상기 제 1의 지점에 도달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생장치.
제 8항에 있어서,

상기 제 2의 포인트는, 상기 제 1의 포인트와 실질적으로 동일하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생장치.
제 7항에 있어서,

상기 제 1의 복수의 디지털필터의 출력과, 상기 제 2의 복수의 디지털필터의 출력이 각각 공급되는 복수의 감산회로를 가지고, 이 복수의 감산회로의 출력을 상기 복수의 스피커에 각각 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생장치.
오디오신호가 각각 공급되는 제 1의 복수의 디지털필터와,

상기 오디오신호가 각각 공급되는 제 2의 복수의 디지털필터와,

복수의 스피커가 배열되어 구성되는 제 1의 스피커 어레이와,

복수의 스피커가 배열되어 구성되는 제 2의 스피커 어레이를 가지고,

상기 제 1의 복수의 디지털필터의 출력을, 제1의 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커의 각각에 공급해 음역을 형성하고,

상기 오디오신호가 상기 제 1의 복수의 디지털필터 및 상기 제 1의 스피커 어레이의 각각의 스피커를 통해 상기 음장내의 제 1의 지점에 도달할 때까지의 각각의 전달지연시간이 일치하도록, 상기 제 1의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 지연시간을 설정하고,

상기 오디오신호를 제 2의 복수의 디지털필터의 출력에 각각 공급하고,

상기 제 2의 복수의 디지털필터의 출력을 제 2의 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커 어레이의 각각에 공급하고,

상기 제 1의 복수의 디지털 필터의 출력으로부터 형성되는 소리 가운데, 상기 음장내의 제 2의 지점에 있어서의 소리를 제어하도록, 상기 제 2의 복수의 디지털필터에 각각 소정의 전달특성을 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생장치.
제 11항에 있어서,

상기 제 1의 스피커 어레이로부터 방사되는 음파는, 벽면에서 반사되어 상기 제 1의 지점에 도달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생장치.
제 12항에 있어서,

상기 제 2의 지점은, 상기 제 1의 지점과 실질적으로 동일하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 재생장치.